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      超級雙相不銹鋼

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      雙相不銹鋼點蝕產生的主要條件及腐蝕機理

      來源:至德鋼業 日期:2021-05-21 23:44:05 人氣:460

       雙相不銹鋼點蝕又稱小孔腐蝕、孔蝕或者點蝕,是集中在雙相不銹鋼表面較小區域內、能夠向雙相不銹鋼內部發展、直徑小而深的一類腐蝕狀態。小孔腐蝕的嚴重程度一般用點蝕系數(蝕孔的最大深度和金屬平均腐蝕深度之間的比值)表征,點蝕系數越高,點蝕產生的程度越深。當氧化劑跟鹵素離子同時存在時,就會導致金屬局部溶解進而形成孔穴促進點蝕的產生。


      一、點蝕產生的主要條件


        1.  一般情況下點蝕較容易發生在表面具有陰極性鍍層或表面存在鈍化膜的金屬上。當金屬表面這些膜的局部位置產生破壞,裸露出的新表面(陽極)與該膜層未被破壞區域(陰極)就會形成活化-鈍化腐蝕電池,進而導致腐蝕朝著金屬內部縱深處發展促進小孔的生成。


        2.  點蝕常發生于含有特殊離子的腐蝕環境中,例如,雙相不銹鋼對鹵素離子比較敏感,如氯離子、溴離子、碘離子等,這些鹵素離子會不均勻吸附在雙相不銹鋼的表面,進而促進材料表面膜發生不均勻破壞。


       3.  點蝕的發生存在一個臨界電位,這個電位被稱為點蝕電位或者擊穿電位,一般情況下當電位高于點蝕電位時會發生點蝕。


      二、點蝕機理


        點蝕的發生主要有三個階段:


         1. 蝕孔成核


           鈍化膜吸附跟破壞理論可以用來解釋蝕孔成核的原因。鈍化膜破壞理論認為:因為腐蝕性陰離子半徑比較小,因而當其吸附在雙相不銹鋼表面鈍化膜上時就會很容易穿透鈍化膜,進而導致“氧化膜受到污染”及促進強烈的感應離子導電的形成,因此于一定點處該膜可以保持比較高的電流密度,導致陽離子無規律移動進而變得活躍,當溶液一膜之間的界面電場到達某個臨界值時就會產生點蝕。鈍化膜吸附理論指出點蝕的產生是氧跟氯離子之間競爭吸附導致的,因為當氯離子取代了金屬表面氧的吸附點后就會產生可溶性的金屬-羥-氯絡合物,導致金屬表面膜發生破壞進而促進了點蝕的產生,蝕核產生以后這個點依然有再鈍化的能力,如果該點的再鈍化能力很強,蝕核就不會繼續變大。小蝕孔表現為開放式的狀態,在晶界上碳化物沉積、金屬內部硫化物夾雜及晶界、金屬表面的劃痕、位錯露頭等缺陷處更容易形成蝕核。


        2. 蝕孔生長階段


         蝕孔生成之后,孔蝕的發展是十分迅速的,一般用自催化過程來解釋蝕孔的生長,如圖所示。雙相不銹鋼在存在氯離子的溶液中,陰極處會發生吸氧反應使孔內氧的濃度降低,然而孔外的氧、氧濃度依然較高,所以孔內外的“供養差異電池”較容易形成。在孔內金屬離子連續變多的情況下,蝕孔外的氯離子會向孔內移動從而達到能夠維持溶液電中性的目的。此外,孔內金屬離子漸漸變多并發生水解導致蝕孔內部H+濃度不斷升高,這時蝕孔內部酸化就會造成孔內的金屬材料表現為活化溶解狀態;而蝕孔外部的表面膜由于依然保持鈍態進而形成了活化(蝕孔內)-鈍化(蝕孔外)電池,促使金屬不斷產生溶解,進而導致孔蝕按照自催化的過程繼續發展,促使腐蝕產生。


      圖1.jpg


        3. 蝕孔再鈍化階段。


        蝕孔內金屬發生的再鈍化會導致孔蝕進行到某個深度之后就不會繼續進行了。造成蝕孔再鈍化的成因有三種:一是蝕孔內電位朝著負方向移動至小于保護電位(E.)時金屬就會進入到鈍化區域,金屬再鈍化的產生也可能是周邊區域的孔蝕劇烈發展或腐蝕介質的氧化還原電位降低所造成的;二是金屬表面鈍化膜比較脆弱的區域被消除,如夾雜物及晶間沉淀,金屬的再鈍化有可能在其被消除之后而產生;三是蝕孔內部的歐姆電壓會隨著孔蝕的生長而漸漸變大,導致蝕孔內部的電位轉移到鈍化區域,從而使金屬發生再鈍化現象。



      本文標簽:點蝕  雙相不銹鋼 

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